КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
ЛЕКЦИЯ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ПЛАН
1 Общая характеристика физико-химических методов анализа
2 Теоретические основы спектральных (оптических) методов анализа, их классификация
2.1 Фотоколориметрический и спектрофотометрический метод анализа
2.2 Рефрактометрический метод анализа
3 Электрохимические методы анализа, их классификация, сущность
3.1 Потенциометрия и потенциометрическое титрование
3.2 Кондуктометрия и кондуктометрическое титрование
4 Хроматографические методы анализа
Общая характеристика физико-химических методов
Физико-химическими называют методы количественного анализа, основанные на измерении физико-химических и физических свойств данного вещества. Их вместе с физическими методами анализа называют инструментальными, т.к. они требуют применения приборов и измерительных устройств.
В основе физико-химических методов количественного анализа лежит химическая реакция или физико-химический процесс.
Характерная особенность физических методов заключается в том, что в них измеряют физические параметры без предварительного проведения химической реакции.
Все аналитические методы имеют много общего: состав вещества, его строение и количество определяется по его свойствам. Свойства вещества фиксируются при помощи приборов.
Основной задачей прибора является перевод химической информации в форму, удобную для наблюдения оператором, что осуществляется при помощи преобразователя. Здесь электрический сигнал усиливается и передаётся на считывающее устройство.
|
|
|
Выбор наилучшего метода анализа диктуется многими соображениями и представляет трудную задачу. Критериями для оценки и выбора методов анализа служат их метрологические характеристики:
- воспроизводимость
- предел обнаружения (чувствительность)
- верхняя и нижняя границы определяемых содержаний
Революция в инструментальных методах произошла в 30-е годы ХХ века. Это связано с бурным развитием электроники в то время.
Классификация физико-химических методов
В зависимости от измеряемых характеристик различают следующие группы физико-химических методов:
1. Оптические (спектральные), основанные на измерении оптических свойств анализируемых систем ( на взаимодействии веществ с электромагнитным полем). Они позволяют определять структуру, геометрию и полярность молекул, длины связей, а также количество вещества по интенсивности полос в спектре.
2. Электрохимические, основанные на измерении электрохимических свойств. Позволяют проводить анализ растворов электролитов.
3. Физико-химические методы разделения и концентрирования (хроматография, ионный обмен, диализ, электрофорез).
|
|
|
4. Радиометрические, основанные на измерении радиоактивности исследуемых объектов.
5. Масс-спектрометрические, основанные на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества с последующим разделением образующихся ионов в пространстве и определения их масс. Позволяют определять состав и строение молекул, энергию тонизации, а также характеристики обратимых процессов.
Физико-химические методы анализа имеют следующие достоинства:
1) селективность: некоторые методы позволяют одновременно определять десятки компонентов, входящих в состав исследуемой системы;
2) экспрессность - высокая скорость выполнения анализа;
3) предел обнаружения ниже, чем у химических методов. Физико-химическими методами можно проводить анализ при содержании компонента 10-4 – 10-5 % масс, химическими методами – 10-1 – 10-2 % масс;
4) физико-химические методы дают возможность работать с ненарушенными образцами, поэтому они нашли широкое применение в биологии и медицине.
Теоретические основы спектральных (оптических) методов анализа, их классификация
К оптическим (спектральным) методам анализа относятся методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом.
|
|
|
Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощения, излучения, отражения и рассеяния электромагнитного излучения.
Отражение света
Рассеяние света
Поглощение света
Люминесценция
Рис. 1 Общая картина взаимодействия электромагнитного излучения с веществом
Электромагнитное излучение может быть охарактеризовано следующими параметрами:
– длина волны (λ) – расстояние между двумя максимумами волны, м, нм, мкм.
λ 1 нм = 10‾9 м
1 мкм = 10‾6 м
– частота (ν) – число колебаний в 1 секунду, с‾1 или Гц.
(2)
где с – скорость света в вакууме (2,9979∙108 м/с).
– волновое число ( 
) – число длин волн, приходящихся на 1 см пути излучения в вакууме, см‾1.
(3)
– энергия излучения (Е), Дж или эВ.
Е = hν, (4)
где h – постоянная Планка (6,626∙10‾34 Дж∙с).
Важнейшей характеристикой электромагнитного излучения является его спектр, т.е. совокупность различных значений, которые может принимать данная физическая величина. Совокупность всех частот или длин волн электромагнитного излучения называется электромагнитным спектром.
|
|
|
Рис. 1 Области электромагнитного спектра
Ультрафиолетовая область (УФ) охватывает диапазон 10-360 нм, инфракрасная область (ИК) – 750-1·105 нм, видимый свет занимает узкую область – 380-760 нм.
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
1. Методы, основанные на поглощении веществом светового потока. К ним относятся фотоколориметрия и спектрофотометрия.
2. Методы, основанные на излучении веществом электромагнитных волн. К ним относятся фотометрия пламени, атомно-флуоресцентный анализ и др.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 55; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!